技術摘要

Trinity-D20 是一種集成的半圓形結構，能在有空氣存在時協調氣體交換的節奏。其設計靈感來自於氣孔機制，內壁厚而富有彈性，外壁薄且富有彈性，從而在有空氣或充氣時產生不均勻的膨脹。這項發明研究了水的膨脹或壓力，當水推向有策略配置的曲線時，如何反應，這些曲線模仿了建成環境的元素和圖案。這三個曲線（Trinity-D20）成功地影響或操控了壓力區、速度區域和水體沉積區域。這項發明依照三個基於仿生學的生命原則：利用循環過程、培養合作關係和使用反饋回路，創造了這種原創的水積累設計系統，旨在應對海平面上升4米的問題。

Trinity-D20 created in an integrated semi-circular form which allows a coordinated rhythm of gas exchange to occur when air is present. Stomata inspired mechanism for design having thick elastic inner walls corresponding with thin elastic outer walls to create uneven expansions when air is present or inflated. The invention studied how the inflation or pressure of water reacts when pushed towards strategically placed curves configuration which mimic built environmental elements and patterns. The three curves by design (Trinity-D20) successfully influence or manipulate the pressure zones, velocity areas and water settlings areas. Three biomimicry-based Life Principles aligned to this invention: leverage cyclic processes, cultivate cooperative relationships and use feedback loops creating this original water accumulation design response system to combat rising sea levels of 4 meters .

科學突破

這種「三曲線形態」被應用並模擬為景觀圖案和道路設計，旨在應對四米海平面上升情境，攔截和管理水流及水流速度。在這個設計中，水會輕柔地觸及邊緣，並循環流向中心，而不是在洪水期間強行推向街道的邊緣。水壓和水的內爆區域協同工作，產生高壓，促使水流快速流動並將靜止水拉向下方，當水遇到整體形態中的相反曲線時，會產生內爆效應（使水進行呼吸並進行氣體交換）。低壓的水積聚區則使水在遠離水壓區的曲線處安靜下來，顯得靜止。這三個曲線內的三個要點共同影響水流，促使水在其核心產生「內爆效應」，而非自我產生的「爆炸效應」，後者會導致過多水流和洪水。

This “three curved form” was applied and simulated as a landscape pattern and road design to intercept and manage water flow and velocity for a four meter sea level rise scenario. Water will softly touch the edges while circulating more towards the center as oppose of forcefully pushing towards the edges of the streets during floods.  The water pressure and water implosion zones work together to create high pressure which makes the water flow heavily and pulls dormant water downwards which causes an implosion(allows water to breathe and exchange air) when met with an opposite curve within the overall form. Low pressure water settling areas, make the water settle and appear dormant at curves that are further away from the water pressure areas.  These three points within the three curves influence water to have an “implosion effect” within its core rather than an “explosion effect” of itself which results in excess water and flooding.

產業應用性

該發明技術可運用在氣候變遷下的未來環境設計，開創都市暨建築相關的設備與設施的產業與產品，以達到調節因海水上升而產生的承洪需求。尤其針對未來相關建築以及人居環境所衍生的房地產業建設與城鄉基礎設施或重要沿岸設施需處理未來氣候變化下的建築型態與設計等等，有未來相關產業發展營運與運用的可能。

應對未來Carbon Taxation時代來臨加諸在各個產業上的經營成本，若再加上可預期發生的氣候變遷災害等，經營成本涉及人民安全與生活必然提高政治成本與營運風險。

產業利用的可能方式：

1. 氣候變遷下的沿岸道路以及的規劃興建與氣候變遷下的不中斷運輸和維護工程
2. 房地產的永續與安全開發模式，供應未來社區住宅與永續建築的承洪設計
3. 都市發展與海水上升對沿岸重要開發區域建築技術上的突破，可以供應承洪韌性的建築設計與技術
4. 承洪相關技術開發也可以以不同尺度的設計來利用，尤其是能對應合乎自然運行法則以及自然生態特性並可提供生態服務的設計，來增加承洪建築與都市基礎設施的反應與調適。
5. 創新發明以符合水的implosion自然動態的設計來進行技術合作與轉移做後續開發，例如：有主動產生調適承洪反應的三一結構與型態的仿生系統來達成較佳化與生物物種適存性的生態回饋與服務的地景或都市設計。也以此仿生科技與技術，進一步以三一循環動態容納設計（Trinity-D20）來做承洪技術的進一步開發和利用。例如：緊密關聯的聯外與運輸系統設計，降低洪患發生時期造成基礎設施癱瘓以及交通運輸與區域通聯中斷等的重要國防與民生和經濟的運轉斷續產生人民財產與安全的結構性問題，使生活經濟與跨域運輸得以持續運轉。

本技術發明之目的及達成功效

Trinity-D20 是一種受到生物學形狀、行為和功能啟發的科學技術，旨在模擬：（1）一個對水敏感的系統；以及（2）旨在有效收集和管理城市中心及沿海地區的水資源。該技術從氣孔、樹幹、根部的升起和重分配能力，以及鳳梨葉毛的特徵中汲取靈感，並進行比較、分析、生物化後設計，模擬城市環境中的洪水情境，以協助實現（a）水的收集，（b）水的分配以及（c）水的儲存；同時，氣孔的曲率和機制發現對空氣和水的運動反應有效，並有助於分析： (d) 空氣和水的運動。氣孔的形狀、行為和功能被發現與水的自然特性和行為模式有相似之處，並與水的運動策略相關，這些運動源自於水蒸氣壓差的差異。

Trinity-D20 is invented taking science-based inspiration from biological shape-behavior-function to emulate: (1) a water sensitive system; and (2) designed to accumulate and manage water effectively for the city center and coastal areas. Functions, strategies and mechanisms inspired from stomata, tree trunks, roots’ lift and redistribute capabilities, and pineapple leaf trichomes are compared, analyzed, biologized, and design applied to simulate scaled urban environment flood setting to assist with (a) water collection, (b) distribution and (c) water storage; while stomata’s curvature and mechanism found being effective response and enabled for analyses to: (d) air and water movements. Stomata shape-behavior and function found to provide close attributes to (e) water’s own natural characteristics and (f) behavioral patterns pertaining to movement derived from strategy of vapor pressure differences.

相關專利資訊

1. 一種主動調適乘洪反應之裝置，其包含有複數導水單元，分別具有一導水部及一通道，設於該導水部間，其中，該導水部係具有至少一曲面。
2. 如請求項1所述主動調適乘洪反應之裝置，其中，該導水單元之數量為3。
3. 如請求項1所述主動調適乘洪反應之裝置，其中，該導水部係具有一第一曲面及一第二曲面，且該第一曲面及該第二曲面係相距5公尺。
4. 如請求項2所述主動調適乘洪反應之裝置，其中，該導水單元係成輻射狀散設排列。